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金属3D打印案例
电子烟-金属3D打印模具应用分析报告
发表日期:2021-01-28 15:34 浏览次数:113

电子烟定义

      电子烟是一种模仿卷烟的电子产品,有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉。它是通过雾化等手段,将尼古丁等变成蒸汽后,让用户吸食的一种产品。世界卫生组织专门对电子烟进行了研究,并得出了明确的结论:电子烟有害公共健康,它更不是戒烟手段,必须加强对其进行管制,杜绝对青少年和非吸烟者产生危害。



电子烟行业发展历程
  

      第一代电子烟的设计从外型上完全是模仿普通真烟的形状,烟弹是黄色,烟体是白色。这种一代电子烟流行了几年,因为其外型类似于真烟,在第一感觉上就被顾客所接受。但是随着人们对第一代电子烟的使用越来越多,尤其是国外客户,慢慢的在使用过程中就发现了第一代电子烟的许多缺点。主要是表现在雾化器上面。第一代电子烟的雾化器很容易烧断,另外在更换烟弹的时候,容易伤害到雾化器的尖头部位。日积月累就会完全磨坏,最后导致雾化器不出烟。 

      第二代电子烟要比一代电子烟稍长,直径一般为9.25毫米,最主要的特点是雾化器经过了改进,雾化器外面带有保护罩,烟弹是插入到雾化器里面,而一代电子烟是雾化器插入到烟弹里面,两个正好相反。二代电子烟最为显著的特点就是把烟弹与雾化器进行了合并。 

      第三代电子烟是采用一次性雾化器烟弹,相当于雾化器也是一次性的,解决了以前的问题,质量有很大的提升,并且外观和原材料做了更换。


电子烟外壳材料性质

      电子烟是通过雾化器将液体烟变成蒸汽,瞬间达到超高温,因此要求电子烟外壳和滤嘴这类与食物直接接触或与人体接触的制品在高温或恶劣环境下不会改变其特性,也不会分解和释放对人体有害的物质,如果选用的材料不安全,会导致反复加热的过程中不断释放有毒物质。为此电子烟烟具与人体接触部位一般都要求用医疗食品级别和耐高温的材料。

以下介绍几种常用的电子烟模具注塑材料

PCTG

      具有玻璃一样的透明度和接近玻璃的密度,不含双酚A,食品卫生及阻燃性优良等优点,早先应用于化妆品包装以及塑料水杯较多。目前在大部分电子烟的烟油仓、烟嘴、烟杆外壳等上面都有应用,而且需求量极大。

目前电子烟知名品牌都有在采用PCTG材料,主要应用在烟嘴,烟油仓甚至与外壳上。

PPSU

      比重小密度轻、强度高,韧性非常的好(同时有耐低温),经历温度实效后仍然能保持极高的缺口冲击韧性;高耐热不形变能力,长期使用温度180° 极高的化学稳定性加高的抗伦琴射线及红外线能力,可消毒性好,可以长期与水接触,有实验证明,即使在90℃的热水中浸泡1年,PPSU的力学性能也不会下降。综合多项化学、物理性能,PPSU材料处于聚合物性能金字塔的较高位置,具有优异的性能表现,可以用做电子烟产品,符合食品级环保要求,用于做塑料奶瓶。

PC

      具有透明、耐冲击性能好以及良好的尺寸稳定性,在电子烟雾化仓、烟嘴上有应用。据了解,E-hose电子水烟透明烟嘴采用的是PC塑胶件烟嘴,以及部分电子烟品牌也有采用PC材质的烟弹外壳。



电子烟注塑模具特点

      以下是这些材料的熔点。

      PCTG:260-280℃    PPSU:370℃    PC:270-320℃

      从熔点来看,基本都属于高温料,模具注塑成型过程中90%左右的问题都是温度引起的问题,而出现温度问题是因为模具冷却效果不及预期。高温料就更容易出现温度引起的注塑成型问题,所以在高温料的注塑模具中对冷却水路的设计要求比较高。

      从模仁的结构来看,属于深腔型结构的模具,而且随着深度的增加型腔面截面积随之减小,这种深腔型模具对于传统水路加工方式来说是很难做进去的,传统的模具内,冷却水路是通过交叉钻孔产生内部网络,即使能做进去,也只是做冷水井,但空间有限,冷水井打孔进去打孔径很小,深度较浅,几乎对于成型冷却来说,效果不是很明显。

      传统的冷却设计还有一种方法就是在水路无法冷却到的地方,将此处的模仁结构采用铍铜材质,利用铍铜导热性好的特点将热量带走,但是铍铜价格偏高,不易加工,加工中容易变形,和强度较差等原因,会使模具的使用寿命大大降低。

      如果冷却不均匀,就会使塑件产品翘曲变、发黄和银丝等一系列问题。



金属3D打印随形水路

      金属3D打印技术在模具冷却水路制造中的应用则突破了交叉钻孔方式对冷却水路设计的限制。现在,可以设计出更靠近模具冷却表面的随形水路,它们具有平滑的角落,更快的流量和更高的冷却效率。降低冷却时间,可以使整体注塑时间降低50%-80%,大大提升了生产效率。


 

      随形冷却流道位于处于刀具的加工盲区,传统的加工方法无法实现,而3D打印技术通过层层制造的方式加工内部复杂流道,是实现此类结构的有效加工手段。


 

      将冷却水道形状依据产品轮廓的变化而变化,模具无冷却盲点,有效提高冷却效率,减少冷却时间、提高注塑效率;水道与模具型腔表面距离一致,有效提高冷却均匀性、减小产品翘曲变形,提高了产品质量。


 

      采用3D打印技术制造的主要部件是成型零件和冷却系统,不仅简化了制造工艺,同时也方便了随形冷却水道的设计,提高了设计的效率,随形性更为理想,可以更好的减少缺陷。